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EXPERIMENTAL RESEARCH AND NUMERICAL SIMULATION OF MOLD TEMPERATURE FIELD IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL

X.S. Zheng*

金属学报(英文版)

Mold is the heart of the continuous casting machine. Heat transfer and solidification in a water- cooled mold are the most important factors during the continuous casting of steel. For studying the temperature distribution of a mold wall, a simulated apparatus of mold was designed and experiments were performed by it. The measured results indicated that the mold wall temperature approaches the temperature of cooling-water. An equivalent thermal-conductivity coefficient was proposed and deduced on the basis of the conclusion of the experiments. This coefficient was applied to solve the heat transfer between the melt and cooling water, and to characterize the heat transfer capacity of the mold. By this equivalent thermal-conductivity coefficient, it is very easy and convenient to numerically simulate the solidification process of continuous casting. And the calculation results are in agreement with the experiments. The effects of casting speed and water flow rate on the mold temperature field were also discussed.

关键词: continuous casting mold , casting , mold , Temperature , fie

DISTRIBUTION OF THE MAGNETIC FIELD AND ITS CONTROL EFFECT ON THE MOLTEN METAL FLOW IN FLOW CONTROL MOLD

G.J. Xu and J.C. He (The Key Laboratory of National Education Ministry for Electromagnetic Processing of Materials , Northeastern University , Shenyang 110006 , China)

金属学报(英文版)

A thermo-simulation experimental continuous caster was established to study the effect of two static magnetic fields imposed the whole width of the mold on the molten metal flow. Low melting point Bi-Pb-Sn alloy and silicon oil were adopted to simulate the molten metal and mold powder respectively. The results show that the control effect of electromagnetic fields on the molten metal flow in the different zones of mold is different. Therefore it is important to study and design new types of magnetic fields to satisfy the request of controlling the molten metal flow in the mold.

关键词: continuous casting mold , null , null

连铸结晶器内瞬态流场的大涡模拟

陈伟 , 沈厚发

连铸

建立了基于同位网格的结晶器内流场与温度场耦合计算的数学模型，并采用大涡模拟的湍流模型对结晶器内的瞬态流动进行研究。该模型适用于形状不规则的六面体网格。使用滞后修正的QUICK格式改进了对流项的离散格式，提高了程序在高雷诺数和不规则网格计算条件下的稳定性。使用块结构化网格对计算区域进行了剖分，对结晶器内瞬态流场进行了模拟，结果表明流场具有不对称性和不稳定性，水口射流存在周期性的摆动，上回流区位置和自由表面波高周期性变化，并且这些非稳态现象之间存在相互关联。

关键词: 大涡模拟 , 同位网格 , 块结构化网格 , 结晶器 , 非稳定性

新型连铸结晶器冷却结构的铜板热-力学行为

王志成 , 王卫领 , 罗森 , 朱苗勇

中国有色金属学报

建立板坯连铸结晶器三维热力耦合有限元模型，通过比较结晶器铜板宽面弯月面处横截面的温度、热应力及变形分布，考察结晶器新型冷却结构对铜板热-力学行为的影响规律。结果表明：在弯月面处宽面热面，新型铜板的最高温度较传统铜板的低60℃，最大热应力小85 MPa，且新型铜板与传统铜板最大变形分别为0.21 mm和0.29 mm；新型铜板和传统铜板弯月面处宽面热面温度、热应力和法向变形波动幅度分别为12℃和67℃，33 MPa和113 MPa以及0.02 mm和0.09 mm。因此，新型结构铜板温度、热应力和变形量分布均匀性和合理性比传统的有明显改善，更适合裂纹敏感性钢种的浇铸。

关键词: 连铸结晶器 , 铜板 , 冷却结构 , 热-力学行为 , 有限元模型

Multiphase Flow and Thermo-Mechanical Behaviors of Solidifying Shell in Continuous Casting Mold

钢铁研究学报(英文版)

关键词:

高拉速连铸结晶器非正弦振动因子研究

孟祥宁 , 朱苗勇 , 刘旭东 , 程乃良 , 江中块

金属学报

连铸结晶器非正弦振动引入非正弦振动因素而具有最佳振动模式特点，非正弦振动因素的确定是实施高拉速连铸和提高铸坯质量的关键。本文结合生产实际和具有最佳振动模式特点的非正弦振动形式，对振动过程参数和结晶器内摩擦力进行分析，给出1.8 m•min-1及2.0 m•min-1拉速时的非正弦振动因素值，并讨论了拉速提高时非正弦振动因素的变化规律。结果表明：1.8 m•min-1及2.0 m•min-1拉速时的非正弦振动因素适宜值为0.2，与现场应用值一致；振动频率及振幅不变，拉速由2.0 m•min-1升至2.2 m•min-1时，非正弦振动因素值可相应增至0.25以改善振动效果。

关键词: 连铸结晶器 , high speed casting , oscillation parameters , non-sinusoidal oscillation factor

高拉速板坯连铸结晶器液体摩擦机理分析

孟祥宁 , 朱苗勇

金属学报

基于液态渣动量和质量守恒原理,建立结晶器非正弦振动模式下弯月面区液体摩擦力计算模型, 通过分析 2.0m×min$-1拉速时液体摩擦力极值问题, 提出新的液体摩擦机制. 研究表明:液体摩擦力受渣道形状、熔渣池深度 和结晶器与铸坯间相对运动状态等影响,并随振动波形变化; 理想状态下最大液体摩擦力发生在振动速度与拉速相等时刻附近; 表面裂纹生成于临近负滑脱段的正滑脱时段内,并在负滑脱段得到愈合.

关键词: 连铸结晶器 , high casting speed , liquid friction force , surface cracks

结晶器铜板涂层界面结合强度的测定

张宏杰 , 温茂远 , 侯振 , 里达

表面技术

目的：准确测定结晶器铜板涂层的界面结合强度。方法考虑到结晶器铜板的涂层属于厚韧性涂层/韧性基体材料体系，宜采用标准的剪切法定量测量其界面结合强度。推荐井玉安等设计的涂层宽度为1 mm的剪切试样及专用模具，并通过该方法测试铜合金基材、电镀层/铜合金、喷涂层/铜合金的界面结合强度。结果测得的铜合金基材的剪切强度离散系数最小；各类涂层的结合强度值离散性与GB/T 13222-1991方法测出的数据相比，相对较小。结论推荐的测试方法较GB/T 13222-1991方法准确度高，适合于结晶器铜板涂层的结合强度测试，且测试时宜先测铜合金基材的剪切强度，以有效减小试验的系统误差。

关键词: 连铸机结晶器 , 铜合金 , 涂层 , 界面结合强度 , 结合力 , 测试方法

高拉速下连铸坯振痕形成机理及振动参数优化

孟祥宁 , 朱苗勇 , 程乃良

金属学报

通过分析2.0 m/min拉速稳定浇铸时振动周期内弯月面初凝坯壳的受力情况,阐述了高拉速连铸坯表面振痕形成过程, 给出振动参数与最大液体摩擦力和最大保护渣渣道动态压力关系; 结合振动参数对振动过程参数的影响和实际设备状况, 提出了振动参数优化方向, 确定了拉速升至2.2 m/min时的振动参数值. 结果表明, 弯月面初凝坯壳在钢水静压力、摩擦力和保护渣渣道压力作用下随凝固进程形成振痕, 振痕生成位置取决于初凝坯壳糊状区固相分率; 随拉速提高, 应降低振频、增大振幅和非正弦振动因子, 以改善振动效果和振痕形貌; 拉速升至2.2 m/min时的适宜振频、振幅和非正弦振动因子分别为145 min-1, ±5.0 mm和0.25.

关键词: 连铸结晶器 , non-sinusoidal oscillation , high casting speed , oscillation marks formation

连铸结晶器气泡粒径影响因素的水模型实验研究

李林敏 , 刘中秋 , 李宝宽

材料与冶金学报

为了研究连铸结晶器内气泡的分布规律及影响因素,利用水模型实验研究了板坯连铸结晶器内的气液两相流动,并采用图像分析软件分析了不同吹气口、水流量、吹气量、插入深度和水口倾角对结晶器内气泡粒径的概率分布和平均粒径的影响.结果表明:气泡的平均粒径随吹气口孔径、吹气量和水口倾角的增大而增大,随着水流量的增大而减小.发现不同吹气口、水流量和吹气量对气泡粒径的概率分布及平均粒径的影响较大,插入深度和水口倾角的影响较小.

关键词: 连铸结晶器 , 气液两相流 , 气泡粒径概率分布 , 平均粒径 , 水模型实验